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TWI519866B - A method of manufacturing a liquid crystal element, and a liquid crystal cell - Google Patents

A method of manufacturing a liquid crystal element, and a liquid crystal cell Download PDF

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TWI519866B
TWI519866B TW100113163A TW100113163A TWI519866B TW I519866 B TWI519866 B TW I519866B TW 100113163 A TW100113163 A TW 100113163A TW 100113163 A TW100113163 A TW 100113163A TW I519866 B TWI519866 B TW I519866B
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polymer liquid
crosslinkable polymer
mold
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TW201202807A (en
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Yuji Yamamoto
Yuriko Kaida
Ryohei Koguchi
Hiroshi Sakamoto
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
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Description

製造液晶元件之方法以及液晶元件 技術領域
本發明係關於一種製造經施予微細加工之液晶元件之方法，以及藉該方法得到之高精度液晶元件。
 背景技術
關於製造液晶元件之方法，迄今已知有數種技術。
例如，在特開2005-353207號公報(專利文獻1)中揭示一種偏光全像元件之製造方法，其特徵在於使如以下之高分子結晶在使其配向於一方向之狀態下聚合。即，一種偏光全像元件及前述偏光全像元件之製造方法，該偏光全像元件具有：在其中一面上設有凹凸格子之樹脂製第1透明基板；形成在第1透明基板之上述凹凸格子上之第1透明導電膜；被覆第1透明導電膜之第1絕緣膜；與第1透明基板對向之第2透明基板；形成在第2透明基板之第1透明基板側之面的第2透明導電膜；被覆第2透明導電膜之第2絕緣膜；經填充在第1絕緣膜與第2絕緣膜之間，至少包含配向於一方向之高分子液晶之液晶層。前述偏光全像元件之製造方法係將未硬化之紫外線硬化型前述高分子液晶夾在第1絕緣膜與第2絕緣膜之間，在第1透明導電膜與第2透明導電膜上施加電壓，使前述高分子液晶配向於一方向後進行曝光。
但是，在專利文獻1中記載之偏光全像元件之製造方法中，必須將未硬化之紫外線硬化型高分子液晶夾在第1絕緣膜與第2絕緣膜之間，在第1透明導電膜與第2透明導電膜上施加電壓，使前述高分子液晶配向於一方向後進行曝光。
又，藉乾式蝕刻在具有液晶配向性之基板中經配向控制之高分子液晶層，在高分子液晶層上形成格子狀之凹凸構造的方法是已知的。
藉如此之方法，由於藉乾式蝕刻切斷高分子液晶之分子產生自由基，所以高分子液晶層之耐光性降低。此外，使藉乾式蝕刻形成之凹凸構造之形狀的精度提高是困難的。又，形成微米程度尺寸之凹凸構造也許是可能的，但是形成奈米程度尺寸之凹凸構造是困難的。
此外，例如，藉由將具有格子狀之凹凸圖案之反轉圖案的模具抵壓於在具有液晶配向性之基板中經配向控制之光硬化性低分子液晶(液晶單體)層，且同時使光硬化性低分子液晶聚合(使其硬化)，依此而在藉使低分子液晶聚合得到之高分子液晶層上形成格子狀之凹凸圖案的方法是已知的。
藉如此之方法，吾人認為可形成具有較佳耐光性及較佳形狀精度之高分子液晶層，但是由於模具之配向規範力(錨固力(anchoring))，光硬化性低分子液晶之配向方向會被不利地弄亂。因此，相對於格子之方向來調整得到之高分子液晶之液晶基元的配向方向是困難的。此外，吾人認為藉模具之配向規範力可以控制奈米程度尺寸之凹凸圖案中之光硬化性低分子液晶的配向性，但是控制微米程度尺寸之凹凸圖案中光硬化性低分子液晶的配向性是困難的。
此外，在非專利文獻1中揭示如以下之要旨。
即，光反應性高分子液晶可藉照射偏光UV光進行配向控制，向光反應性高分子液晶進行熱奈米印刷，可進行藉模具圖案所行之配向控制。首先，在玻璃基板上旋塗光反應性高分子液晶，進行熱奈米印刷，但是此時使用SiO2/Si模具作為模具，使用OPTOOL DSX(DAIKIN工業(股份有限公司)製)作為離型劑。熱奈米印刷係將模具側與基板側升溫到150℃，以壓力20MPa，保持時間1分鐘進行。以偏光顯微鏡觀察光反應性高分子液晶時，若配向為不規則的則為暗視野，若配向於一定方向則為明視野。在光反應性高分子液晶上之2μmL&S(線與間隙)壓印圖案之偏光顯微鏡照片中，L&S圖案之部份為明視野，沒有L&S圖案之部份為暗視野。這意味向光反應性高分子液晶進行熱奈米印刷可配向光反應性高分子液晶。
但是，非專利文獻1只不過揭示向配向不規則之光反應性高分子液晶進行熱奈米印刷，藉模具圖案之配向規範力所行之配向控制，藉此，光反應性高分子液晶進行配向。即，找不到有關於預防或減少藉模具所行之光反應性高分子液晶經預先控制的配向紊亂，且同時將模具抵壓於光反應性高分子液晶，在光反應性高分子液晶上賦予L&S圖案的記載。又，在非專利文獻1中，記載為了進行藉模具圖案之配向控制，將模具側與基板側升溫至150℃之高溫。
先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：特開2005-353207號公報
非專利文獻
非專利文獻1：2009年秋，應用物理學會演講草稿集9a-D-2
本發明之目的係提供製造液晶元件之方法，以及藉由該製造方法所製造之液晶元件。
本發明係一種製造液晶元件的方法，該液晶元件包含有經施予配向處理之基板及具有圖案之高分子液晶層，而該方法之特徵在於包含：在前述經施予配向處理之基板上設置交聯性高分子液晶層之步驟；使得前述交聯性高分子液晶之液晶基元配向之步驟；在比前述交聯性高分子液晶之玻璃轉移溫度為高且比前述交聯性高分子液晶之透明點溫度為低之溫度下，將模具抵壓於前述交聯性高分子液晶層之步驟，且該模具設有用以賦予前述高分子液晶層之圖案的反轉圖案；在前述模具抵壓於前述交聯性高分子液晶層的狀態下，讓前述交聯性高分子液晶進行交聯而製成硬化物之步驟；以及，自前述硬化物剝離前述模具之步驟。
較佳地，在上述液晶元件的製造方法中，前述模具抵壓於前述交聯性高分子液晶層時，前述交聯性高分子液晶層之黏度係在103Pa‧秒以上且在106Pa‧秒以下。
又，較佳地，前述交聯性高分子液晶之數平均分子量係在2000以上且在50000以下。
又，較佳地，使前述交聯性高分子液晶交聯而製成硬化物之步驟包含使前述交聯性高分子液晶進行光硬化之步驟。
又，較佳地，具有前述圖案之高分子液晶層為具有格子形狀之圖案的高分子液晶層。
又，較佳地，其進一步包含將硬化性組成物填充於前述高分子液晶層圖案的溝部並使前述硬化性組成物硬化之步驟。
又，較佳地，前述交聯性高分子液晶層係藉交聯性高分子液晶層形成用溶液而形成者，且該交聯性高分子液晶層形成用溶液含有交聯性高分子液晶、光聚合起始劑以及界面活性劑。
本發明係一種液晶元件，其特徵在於係藉由上述製造本發明之液晶元件的方法所製造者。
藉本發明之液晶元件的製造方法，可提供在不施加電壓之情形下控制液晶之配向，製造經施予微細加工之液晶元件的方法，且藉該製造方法可提供具有耐光性良好等之光學特性，精度高之液晶元件。
圖式簡單說明
第1圖是概略地顯示在本發明中用以將圖案轉印在交聯性高分子液晶層上之模具例的圖。
第2(a)~(c)圖是概略地說明本發明之製造液晶元件之方法例的圖。
第3圖是概略地顯示本發明之液晶元件例的圖。
 用以實施發明之形態
本發明之製造液晶元件的方法係用以液晶元件的方法該欲製造之液晶元件包含有經施予配向處理之基板、及具有圖案之高分子液晶層，其中以下述記載之步驟的順序包含：在前述經施予配向處理之基板上設置含有液晶基元之交聯性高分子液晶(即，含有液晶基元之交聯性高分子液晶)層之步驟；使得前述交聯性高分子液晶之液晶基元配向之步驟；在比前述交聯性高分子液晶之玻璃轉移溫度為高且比前述交聯性高分子液晶之透明點溫度為低之溫度下，將模具抵壓於前述交聯性高分子液晶層之步驟，且該模具設有用以賦予前述高分子液晶層之圖案的反轉圖案；在前述模具抵壓於前述交聯性高分子液晶層的狀態下，讓前述交聯性高分子液晶進行交聯而製成硬化物之步驟；以及，自前述硬化物剝離前述模具之步驟。
其中，經施予配向處理之基板係如：具有經摩擦處理之膜之基板這種具有配向膜之基板、或經圖案化之基板等。經施予對液晶之配向處理之基板可舉例如具有經摩擦處理之聚醯亞胺膜之基板。較佳地，具有經摩擦處理之聚醯亞胺膜之基板的配向規範力(錨固力)係0.5×10-3J/m2以上。具有經摩擦處理之聚醯亞胺膜之基板的配向規範力係0.5×10-3J/m2以上時，藉基板之配向規範力，可使得交聯性高分子液晶層包含之交聯性高分子液晶之液晶基元配向。又，交聯性高分子液晶具有液晶基元及交聯性基。
關於有助於交聯性高分子液晶之異向性之液晶基元，可舉例如脂環式碳氫化合物之環、芳香族碳氫化合物之環及雜環等。此外，液晶基元包含多數環時，多數環互相直接地結合，或透過聯結基間接地結合。又，液晶基元包含多數環時，液晶基元包含之多數環可舉同種或異種環之組合為例。液晶基元包含之環數為2個以上4個以下較佳，且2個或3個更佳。液晶基元包含之環數為2個以上時，可使交聯性高分子液晶之液晶性顯現出來。液晶基元包含之環數為4個以下時，交聯性高分子液晶之熔點降低。在該4個以下之情形中，可能減少在將交聯性高分子液晶交聯之步驟中之結晶析出，使經硬化的交聯性高分子液晶之濁矇(haze)值降低。
關於交聯性基，可舉例如丙烯醯氧基(CH2=CHCOO─)、甲基丙烯醯氧基(CH2=C(CH3)COO─)、乙烯基、烯丙基、及環狀醚基等。更佳地，交聯性基係丙烯醯氧基或甲基丙烯醯氧基。
較佳地，交聯性高分子液晶係具有液晶基元之液晶性單體單元的液晶基元構成交聯性高分子液晶之側鏈的側鏈型高分子液晶。
構成交聯性高分子液晶之液晶性單體單元可僅以具有交聯性基之液晶性單體單元構成，亦可以具有交聯性基之液晶性單體與非屬具有交聯性基之液晶性單體單元構成。液晶性單體單元數中之具有交聯性基之液晶性單體單元數的比率較大時，經交聯之交聯性高分子液晶較安定。亦即，具有較高耐熱性及/或較高耐溶劑性及/或耐水性。另一方面，液晶性單體單元數中之具有交聯性基之液晶性單體單元數的比率較小時，可預防或減少交聯性高分子液晶交聯硬化時之硬化收縮。例如，交聯性基為丙烯醯氧基時，液晶性單體單元數中之具有交聯性基之液晶性單體單元數的比率為40~50%時，經交聯之高分子液晶具有比較高之耐溶劑性及耐水性並且硬化收縮比較少。
較佳地，如此之交聯性高分子液晶係藉將交聯性基導入使具有聚合性官能基之液晶性單體聚合形成之高分子液晶得到。該高分子液晶可為單獨聚合一種液晶性單體者，亦可為共聚合多數液晶性單體者，可依據液晶元件所要求之特性等適當選擇。又，其中，聚合性官能基可舉與前述交聯性基相同之基為例，較佳之態樣也相同。
液晶性單體可舉以下式(A)表示之液晶性單體為例。
CH2=CR1-COO-(CH2)m-(O)n-X-M‧‧‧(A)
其中，R1係氫原子或甲基，m係0~12之整數，n在m為0時係0、在m為1~12之整數時係1，X係單鍵、─COO─、─OCO─或─CO─，M係多數環直接地或透過連結基間接地結合之液晶基元。又，M中之環的氫原子亦可以甲基、甲氧基，氰基等取代。m係1~12之整數較佳，且2~6之整數更佳。
以式(A)表示之液晶性單體可舉例如以下之單體。
CH2=CR1-COO-(CH2)mO-Ph-Ph，
CH2=CR1-COO-(CH2)mO-Ph-Cy，
CH2=CR1-COO-(CH2)mO-Ph-COO-Ph，
CH2=CR1-COO-(CH2)mO-Ph≡Ph，
CH2=CR1-COO-(CH2)mO-Ph-Z1-Ph-Z2-Ph，
CH2=CR1-COO-(CH2)mO-COO-Ph-Z1-Ph-Z2-Ph，
CH2=CR1-COO-(CH2)mO-CO-Ph-Z1-Ph-Z2-Ph。
其中，R1及m與前述同義，Z1及Z2分別獨立地係單鍵、─COO─、─OCO─或─CO─，Ph係1,4-伸苯基(但是，環之氫原子亦可以甲基、甲氧基或氰基取代。)，Cy係1,4-伸環己基。
此外，液晶性單體之至少一部份由於後來導入交聯性基，所以在液晶基元(M)所含之末端環基中具有氫氧基等反應性基。本發明中之交聯性高分子液晶係藉在前述液晶性單體之聚合物中，藉酯化反應等方法，導入交聯性基而得到。
關於交聯性高分子液晶，例如，可舉例如後述實施例記載之交聯性高分子液晶(B-2)。
此外，亦可併用多數種類之交聯性高分子液晶。此種情形之多數種類之交聯性高分子液晶之組合及比例係依據液晶元件之用途及/或所要求之特性而適當設定。
在本發明之製造液晶元件的方法中，藉在經施予配向處理之基板上設置交聯性高分子液晶層，可使得交聯性高分子液晶之液晶基元配向。
其中，在經施予配向處理之基板上設置交聯性高分子液晶層之步驟，包含例如在經施予配向處理之基板一側上塗布含有交聯性高分子液晶之步驟、將交聯性高分子液晶層夾在經施予配向處理之多數基板之間的步驟。在後者之情形中，可使交聯性高分子液晶層之厚度增加(至數十微米程度之厚度)，並且，可依此使賦予交聯性高分子液晶層之圖案尺寸增加。
此外，在經施予配向處理之基板上設置交聯性高分子液晶層之步驟，包含例如加熱交聯性高分子液晶層或含有交聯性高分子液晶之溶液的步驟。加熱交聯性高分子液晶層或含有交聯性高分子液晶之溶液時，可使交聯性高分子液晶之液晶基元不規則地配向。其次，降低交聯性高分子液晶層或含有交聯性高分子液晶之溶液的溫度時，可在液晶溫度範圍中之某溫度使交聯性高分子液晶之液晶基元再配向，容易控制液晶基元之配向。上述在液晶溫度範圍中之某溫度係，取決於交聯性高分子液晶之材料種類，例如，交聯性高分子液晶之透明點溫度之-20℃以上、交聯性高分子液晶之透明點溫度之-10℃以下的溫度。該透明點(Tc)係指，當漸漸升高液晶溫度時，會自液晶相變化至等向性液體，即意指液晶相變化成該等向性液體(透明液體)之變化溫度。
在本發明中，交聯性高分子液晶層含有界面活性劑是較佳的。此時，更容易自經交聯之交聯性高分子液晶層剝離模具。此外，藉交聯性高分子液晶含有界面活性劑，更容易依據基板之液晶配向性，使得存在於交聯性高分子液晶層與大氣界面附近之液晶基元配向。
關於界面活性劑，可舉例如具有氟烷基、聚矽氧鏈及碳數4~24之烷基的化合物。該等化合物亦可具有醚性氧原子。較佳的是具有氟烷基之化合物。關於氟烷基，可舉例如全氟烷基、聚氟烷基及全氟聚醚基等。關於聚矽氧鏈，可舉例如二甲聚矽氧及甲基苯基聚矽氧等。關於碳數4~24之烷基，可舉例如正己基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基、正十二烷基、月桂基及十八烷基等。較佳地，碳數4~24之烷基為直鏈狀基或支鏈狀基。交聯性高分子液晶層含有之界面活性劑之量，係依據模具自交聯性高分子液晶已交聯之硬化物層剝離的容易度、及由經施予配向處理之基板所獲致之交聯性高分子液晶的液晶基元配向容易度適當選擇。
在本發明之製造液晶元件的方法中，在比交聯性高分子液晶之玻璃轉移溫度為高之溫度且比交聯性高分子液晶之透明點溫度為低之溫度下，將模具抵壓於交聯性高分子液晶層，且該模具備有用以賦予高分子液晶層之圖案的反轉圖案。因此，在使交聯性高分子液晶層含有之交聯性高分子液晶之液晶基元經配向的狀態下，可預防或減少藉模具所行之配向紊亂並且可藉模具在交聯性高分子液晶層上賦予圖案。
其中，由於是在比交聯性高分子液晶之玻璃轉移溫度為高之溫度下，將模具抵壓於交聯性高分子液晶層，所以可在交聯性高分子液晶層上賦予圖案。上述將模具抵壓於交聯性高分子液晶層時之壓力係依抵壓時之溫度、交聯性高分子液晶之材料、配向膜、基板及模具之配向規範力、模具之圖案等，選擇適當之壓力。雖然無特別限制，但是該抵壓時之壓力可舉例如0.01~10MPa之壓力。
又，由於是在比交聯性高分子液晶之透明點溫度為低之溫度下，將模具抵壓於交聯性高分子液晶層，所以在交聯性高分子液晶層上賦予圖案時，可預防或減少藉模具之交聯性高分子液晶之液晶基元的配向紊亂。
此外，比交聯性高分子液晶之玻璃轉移溫度為高之溫度且比交聯性高分子液晶之透明點溫度為低之溫度，係比使得交聯性高分子液晶之液晶基元配向時之交聯性高分子液晶層溫度為低的溫度。
又，比交聯性高分子液晶之玻璃轉移溫度為高之溫度且比交聯性高分子液晶之透明點溫度為低之溫度係取決於交聯性高分子液晶材料之黏度特性、經施予配向處理之基板之配向規範力、及模具之配向規範力等。例如，模具之配向規範力對經施予配向處理之基板之配向規範力之比小時，比交聯性高分子液晶之玻璃轉移溫度為高之溫度且比交聯性高分子液晶之透明點溫度為低之溫度係接近交聯性高分子液晶之透明點的溫度。
又，模具之配向規範力對經施予配向處理之基板之配向規範力之比增加時，為了預防或減少藉模具所行之交聯性高分子液晶之液晶基元的配向紊亂，因此比硬化性液晶聚合物(交聯性高分子液晶)之玻璃轉移溫度為高且比硬化性液晶聚合物(交聯性高分子液晶)之透明點溫度為低之溫度，就會成為更低之溫度。上述將模具抵壓於交聯性高分子液晶層時之交聯性高分子液晶層之溫度係如上所述地依交聯性高分子液晶之材料、配向膜、模具之配向規範力、模具之圖案等，選擇適當之溫度。雖然無特別限制，但是該抵壓時之交聯性高分子液晶層之溫度可舉例如自交聯性高分子液晶之玻璃轉移溫度(Tg)至Tg+50℃之範圍。
此外，在比交聯性高分子液晶之玻璃轉移溫度為高之溫度且比交聯性高分子液晶之透明點溫度為低之溫度下，由於將模具抵壓於交聯性高分子液晶層，所以模具在比較低之溫度下抵壓於交聯性高分子液晶層。
在本發明之製造液晶元件的方法中，在將模具抵壓於交聯性高分子液晶層之狀態下讓交聯性高分子液晶進行交聯。因此，在實質地維持交聯性高分子液晶層所含之交聯性高分子液晶之液晶基元之配向的狀態下，且藉模具在交聯性高分子液晶層上賦予圖案之狀態下，可讓交聯性高分子液晶進行交聯。
在本發明之製造液晶元件的方法中，藉自經交聯之交聯性高分子液晶之硬化物層剝離模具，可得到在實質地維持交聯性高分子液晶之液晶基元之配向的狀態下經賦予圖案之交聯性高分子液晶硬化物層。即，可得到包含在實質地維持經施予配向處理之基板及交聯性高分子液晶之液晶基元之配向的狀態下經賦予圖案之交聯性高分子液晶硬化物層的液晶元件。
此外，自經交聯之交聯性高分子液晶之硬化物層剝離模具時之該層溫度係比在將模具抵壓於交聯性高分子液晶層時之溫度為低之溫度，不過係比交聯性高分子液晶之玻璃轉移溫度為高之溫度、或比交聯性高分子液晶之玻璃轉移溫度為低之溫度。
如此，藉本發明之製造液晶元件的方法，可提供製造如下之液晶元件的方法，該液晶元件係經交聯之交聯性高分子液晶硬化物層中之交聯性高分子液晶之液晶基元的配向方向係與在經交聯之交聯性高分子液晶層上經賦予之圖案實質地獨立，且與在經交聯之交聯性高分子液晶層上經賦予之具有方向性的圖案方向實質地相同或不同者。此外，藉本發明之製造液晶元件的方法，可提供製造如下之液晶元件的方法，該液晶元件係經交聯之交聯性高分子液晶層具有更良好之耐光性者。
又，藉本發明之製造液晶元件的方法，可提供製造如下之液晶元件的方法，該液晶元件係在經交聯之交聯性高分子液晶層上經賦予之圖案的形狀具有更良好之精度者。
此外，藉本發明之製造液晶元件的方法，可提供製造如下之液晶元件的方法，該液晶元件係具有經賦予微米程度(數微米~數十微米)尺寸或奈米程度尺寸之圖案的經交聯之交聯性高分子液晶層。
又，藉本發明之製造液晶元件的方法，可提供不需要在交聯性高分子液晶層上施加電壓之製造液晶元件的方法。
在本發明之製造液晶元件的方法中，在經配向處理之基板上形成之交聯性高分子液晶層的厚度(賦予交聯處理，經硬化之高分子液晶層的厚度)係藉在高分子液晶層上形成之圖案的高度(亦即深度)作為其下限，且藉可使液晶配向之範圍的厚度作為其上限，適當選擇。尤其是，雖然無特別限制，但是其上限厚度之一例為20μm程度。
在本發明之製造液晶元件的方法中，較佳地，模具抵壓於交聯性高分子液晶層時，交聯性高分子液晶層之黏度係在103Pa‧秒以上且在106Pa‧秒以下，更佳地，在104Pa‧秒以上且在105Pa‧秒以下。
前述黏度在103Pa‧秒以上時，可更有效地防止或減少藉模具所行之交聯性高分子液晶之液晶基元的配向紊亂。特別地，即使在模具具有配向規範力(錨固力)時，亦可更有效地防止或減少藉模具所行之交聯性高分子液晶之液晶基元的配向紊亂。
另一方面，模具抵壓於硬化性液晶聚合物層時，硬化性液晶聚合物層之黏度在106Pa‧秒以下時，可將模具更容易地抵壓於交聯性高分子液晶層。
在前述本發明之製造液晶元件的方法中，較佳地，交聯性高分子液晶之數平均分子量係在2000以上且在50000以下，更佳地，在4000以上且在25000以下。
交聯性高分子液晶之數平均分子量在2000以上時，可更有效地防止或減少藉模具所行之交聯性高分子液晶之液晶基元的配向紊亂。特別地，即使在模具具有配向規範力(錨固力)時，亦可更有效地防止或減少藉模具所行之交聯性高分子液晶之液晶基元的配向紊亂。
另一方面，硬化性液晶聚合物層(交聯性高分子液晶)之數平均分子量在50000以下時，可將模具更容易地抵壓於交聯性高分子液晶層。又，交聯性高分子液晶之液晶基元之配向度變得更高，可得到透明之液晶元件。甚且，可縮短配向處理所需之時間。
在前述本發明之製造液晶元件的方法中，較佳地，使交聯性高分子液晶交聯之方法係使交聯性高分子液晶光交聯。
例如，交聯性高分子液晶具有對紫外線感應之交聯性基時，藉將紫外線照射在交聯性高分子液晶上，可將交聯性高分子液晶硬化(交聯)。
藉光交聯進行交聯性高分子液晶之交聯時，在實質地維持交聯性高分子液晶之液晶基元之配向的狀態下，且在藉模具於交聯性高分子液晶上經賦予圖案的狀態下，可更容易地達成使交聯性高分子液晶硬化(交聯)。
此外，使交聯性高分子液晶光交聯時，將光聚合起始劑添加至交聯性高分子液晶中是較佳的。光聚合起始劑係藉光在硬化性(交聯性)高分子液晶中引起自由基聚合反應或離子聚合反應之化合物。例如，較佳地，交聯性高分子液晶層係藉交聯性高分子液晶層形成用溶液而形成者，且該交聯性高分子液晶層形成用溶液含有99~90質量%之交聯性高分子液晶以及1~10質量%之光聚合起始劑。此時，可減少光聚合起始劑之殘渣，可減少交聯性高分子液晶物性之劣化或防止物性之劣化，並且可更容易地使交聯性高分子液晶交聯。尤其較佳的是含有95~98質量%之交聯性高分子液晶以及2~5質量%之光聚合性起始劑的光聚合性組成物。
關於光聚合起始劑，可舉例如(A)苯乙酮系光聚合起始劑，(B)苯偶姻系光聚合起始劑，(C)二苯基酮系光聚合起始劑，(D)噻吨酮(thioxanthone)系光聚合起始劑，(E)如全氟(過氧化三級丁酯)、全氟過氧化苯甲醯之含氟原子的光聚合起始劑，以及如(F)α-醯氧基肟酯、苄基-(鄰-乙氧羰基)-α-單肟、氧化醯膦、乙醛酸酯、3-酮香豆素、2-乙基蒽醌、莰醌、硫化四甲胺硫甲醯、偶氮二異丁腈、過氧化苯甲醯、過氧化二烷基、過氧化異丁酸三級丁酯等其他光聚合起始劑。
在本發明之製造液晶元件的方法中，較佳地，在經施予配向處理之基板上設置交聯性高分子液晶層之步驟，包含在硬化性液晶聚合物(交聯性高分子液晶)之透明點溫度以上之溫度下加熱硬化性液晶聚合物(交聯性高分子液晶)層的步驟。此時，藉在交聯性高分子液晶之透明點溫度以上之溫度下加熱交聯性高分子液晶層，可使交聯性高分子液晶之液晶基元之配向成為不規則。而且，藉使交聯性高分子液晶層之溫度降低到小於交聯性高分子液晶之透明點溫度，可使液晶基元更有效率地再配向。
在本發明之製造液晶元件的方法中，較佳地，模具之配向規範力(錨固力)為1×10-1J/m2以下。模具之配向規範力為1×10-1J/m2以下時，可更有效地防止或減少藉模具所行之交聯性高分子液晶之液晶基元的配向紊亂，且可更容易地藉模具將圖案賦予交聯性高分子液晶層。
第1圖是概略地顯示本發明中之模具10之例的圖，該模具10設有用以賦予交聯性高分子液晶層之圖案的反轉圖案。第1圖顯示之模具10之例具有間距P、寬度W、以及高度H之線與間隙(格子形狀)的圖案。在第1圖顯示之模具例中，模具之配向規範力(錨固力)大致與線與間隙之高度H的平方成正比並且與線與間隙之間距P的三次方成反比。因此，線與間隙之高度H越減少(增加)，模具之配向規範力(錨固力)越減少(增加)。又，線與間隙之間距P越增加(減少)，模具之配向規範力(錨固力)越減少(增加)。
在製造本發明之液晶元件的方法中，模具抵壓於交聯性高分子液晶層時之模具速度係取決於交聯性高分子液晶之黏度及施加於模具之壓力。施加壓力於模具之手段可舉以滾筒施加壓力於模具之手段為例。模具抵壓於交聯性高分子液晶層時之速度小時，由於模具對交聯性高分子液晶層之壓力小，所以可減少模具對交聯性高分子液晶之液晶基元之抵壓的影響。因此，可使模具抵壓於交聯性高分子液晶層時之該層溫度更高。另一方面，模具抵壓於交聯性高分子液晶層時之速度大時，由於模具對交聯性高分子液晶層之壓力大，所以可將模具更容易地抵壓於該層。因此，可使模具抵壓於交聯性高分子液晶層時之該層溫度更低。
第2(a)~(c)圖是概略地說明本發明之製造液晶元件之方法例的圖。第2(a)圖是概略地說明在經施予配向處理之基板上設置交聯性高分子液晶層之步驟例的圖。第2(b)圖是概略地說明在比交聯性高分子液晶之玻璃轉移溫度為高之溫度且比硬化性液晶聚合物(交聯性高分子液晶)之透明點溫度為低之溫度下，將設有用以賦予高分子液晶層之圖案的反轉圖案之模具抵壓於交聯性高分子液晶層之步驟，以及在模具抵壓於交聯性高分子液晶層的狀態下，讓交聯性高分子液晶進行交聯之步驟例的圖。第2(c)圖是概略地說明自經交聯之交聯性高分子液晶之硬化物層剝離模具之步驟例的圖。
在第2(a)~(c)圖中，顯示製造液晶元件20之方法，該液晶元件20包含經施予配向處理之基板21及經交聯之交聯性高分子液晶硬化物層24。
首先，如第2(a)圖所示，在經施予配向處理之基板21上設置交聯性高分子液晶層22。其中，經施予配向處理之基板21係具有如使交聯性高分子液晶之液晶基元之長軸相對於基板21表面配向在水平方向上的經摩擦處理之聚醯亞胺膜之基板。又，交聯性高分子液晶層22，除了具有如液晶基元及丙烯醯基或甲基丙烯醯基之交聯性基的交聯性高分子液晶以外，更含有光聚合起始劑、以及界面活性劑。此外，交聯性高分子液晶係液晶性單體單元之液晶基元構成交聯性高分子液晶側鏈之側鏈型高分子液晶。
其中，在交聯性高分子液晶之透明點(Tc)以上之溫度下加熱交聯性高分子液晶層22。因此，令交聯性高分子液晶層22所含之交聯性高分子液晶之液晶基元的配向為不規則配向。而且，藉使交聯性高分子液晶層22之溫度降低到小於交聯性高分子液晶之透明點(Tc)溫度(例如，比交聯性高分子液晶之透明點(Tc)溫度低10~20℃之溫度)，使交聯性高分子液晶之液晶基元再配向。此時，由於交聯性高分子液晶層22含有界面活性劑，所以使得交聯性高分子液晶更容易地對經施予配向處理之基板21表面以水平方向配向。
接著，如第2(b)圖所示，在比使交聯性高分子液晶之液晶基元再配向時之溫度(例如，比光硬化性液晶聚合物之透明點(Tc)溫度低10~20℃之溫度)為低，比交聯性高分子液晶之玻璃轉移溫度(Tg)為高之溫度且比交聯性高分子液晶之透明點(Tc)溫度為低之溫度(例如，比光硬化性液晶聚合物之透明點(Tc)溫度低70~80℃之溫度)下，將模具23抵壓於交聯性高分子液晶層22，且該模具23備有用以賦予交聯性高分子液晶層22之圖案的反轉圖案。如此，模具23抵壓於交聯性高分子液晶層22時，該層22之黏度係較佳在103Pa‧秒以上且在106Pa‧秒以下。
其中，用以將模具23抵壓於交聯性高分子液晶層22之施加壓力於模具23之手段，代表性地使用以滾筒施加壓力於模具之手段。又，模具23具有線與間隙之圖案。因此，在實質地維持交聯性高分子液晶層22所含之交聯性高分子液晶之液晶基元之配向的狀態下，預防或減少藉模具23所行之液晶基元的配向紊亂，並同時藉模具23在交聯性高分子液晶層22上賦予線與間隙之圖案。
接著，在模具23抵壓於交聯性高分子液晶層22之狀態下使交聯性高分子液晶光交聯。更具體而言，藉將紫外線照射在交聯性高分子液晶上，使光交聯性高分子液晶硬化(即交聯)。
最後，如第2(c)圖所示，在比模具23抵壓於交聯性高分子液晶層22時之溫度為低之溫度(例如，交聯性高分子液晶之玻璃轉移溫度(Tg)附近之溫度)下，自經光交聯之交聯性高分子液晶硬化物層24剝離模具23。因此，得到在實質地維持交聯性高分子液晶之液晶基元之配向的狀態下賦予線與間隙之圖案之經交聯的交聯性高分子液晶硬化物層24。即，得到包含經配向處理之基板21及經交聯之交聯性高分子液晶硬化物層24的液晶元件20。又，線與間隙之圖案之間距可以是自奈米程度之間距至微米程度(20~30微米)之間距。
如此，藉第2(a)~(c)圖顯示之製造液晶元件20的方法，可提供製造如下之液晶元件之方法，該液晶元件係經光交聯之交聯性高分子液晶層24中之高分子液晶之液晶基元的配向方向(相對於基板21表面呈水平方向之液晶基元的長軸方向)係與經賦予經光交聯之交聯性高分子液晶硬化物層24之線與間隙之圖案的長邊方向不同，且經光交聯之交聯性高分子液晶層24具有具備更良好耐光性及更良好精度之線與間隙的圖案者。
本發明之液晶元件是藉由本發明之製造液晶元件的方法所製造之液晶元件。
由於本發明之液晶元件之特徵在於以藉由本發明之製造液晶元件的方法製造，所以可提供如下之液晶元件，即經交聯之交聯性高分子液晶硬化物層中之交聯性高分子液晶之液晶基元的配向方向係與在經交聯之交聯性高分子液晶層上經賦予之圖案實質地獨立，且與在經交聯之交聯性高分子液晶層上經賦予之具有方向性的圖案方向實質地相同者、或不同者。又，可提供經交聯之交聯性高分子液晶層具有更良好之耐光性的液晶元件。此外，可提供經交聯之交聯性高分子液晶層經賦予之圖案形狀具有更良好精度的液晶元件。另外，可提供具有經交聯之交聯性高分子液晶層的液晶元件且該經交聯之交聯性高分子液晶層經賦予微米程度(數微米~數十微米)尺寸或奈米程度尺寸之圖案。又，可提供當控制配向時不需要於交聯性高分子液晶施加電壓之手段的液晶元件之製造方法。
賦予交聯性高分子液晶層之圖案形狀係依據液晶元件作為目的之用途，適當地選擇各種圖案。例如，矩形狀溝圖案使用於相位差板、波長板等之用途，在繞射光柵用途上，除了矩形狀溝圖案以外，也使用鋸齒狀溝、正弦波狀溝圖案或組合該等圖案之圖案，但是本發明不限於該等圖案。
其中，關於具有經賦予微米程度(數微米~數十微米)尺寸圖案之經交聯之交聯性高分子液晶層的液晶元件，可舉繞射光柵等之用途為例。又，關於具有經賦予奈米程度尺寸圖案之經交聯之交聯性高分子液晶層的液晶元件，可舉波長板等之用途為例。
第3圖是概略地顯示本發明之液晶元件例。更具體而言，概略地顯示藉由第2(a)~(c)圖顯示之本發明之製造液晶元件例所製造的液晶元件。與第2圖所示之液晶元件20相同地，第3圖顯示之液晶元件40包含經施予配向處理之基板41及經光交聯之交聯性高分子液晶層42。關於液晶元件20與以上說明者相同地，在液晶元件40中經光交聯之交聯性高分子液晶層42中之液晶基元之配向方向，即，相對於基板41表面在水平方向(在第3圖中如以虛線顯示之橢圓形之長軸方向)之液晶基元的長邊方向，係與經賦予經光交聯之交聯性高分子液晶層42之線與間隙圖案的長軸方向不同。又，在液晶元件40中，經光交聯之交聯性高分子液晶層42具有更良好之耐光性，具有具備更良好精度之線與間隙的圖案。
具有經如上述製作之線與間隙(格子形狀)之圖案的液晶元件亦可進一步進行至少將硬化性組成物填充於交聯性高分子液晶硬化物層圖案的溝部並使該硬化性組成物硬化。此時，亦可以硬化性組成物覆蓋上述圖案之凸部表面，並使該硬化性組成物硬化。填充於溝部之硬化性材料可為如前述之交聯性高分子液晶，亦可為液晶性單體。又，亦可為不具液晶基元等之等向性的硬化性組成物(UV硬化性樹脂等)。
特別地，使用液晶材料填充上述溝部時，可藉形成於高分子液晶層之線與間隙使液晶材料之液晶基元配向。即，具有如前述形成之圖案之高分子液晶層，具有調變光之功能並且具有使液晶材料配向之功能。如此，使用液晶材料填充上述溝部時，可減少液晶元件之厚度。又，藉在液晶元件中不含由等向性材料構成之層，可抑制光學特性之劣化。此外，亦可減少光入射角之角度相關性。
[實施例]
其次，具體地說明本發明之實施例，但不限定於此解釋。又，例1~4、10、及11係實施例，例5~8係比較例，且例9係耐光性之評價例。
[合成例1]高分子液晶(B-1)之合成
依據下述化學反應式(1)，合成高分子液晶(B-1)。
[化1]
此外，化學反應式(1)中之x表示液晶性單體(P6BCOH)之單位數對液晶性單體(P6OCB)之單位數及液晶性單體(P6BCOH)之單位數合計的比率(莫耳比)。
在10mL之螺口試管中投入2.0克之液晶性單體(P6OCB)、1.92克之液晶性單體(P6BCOH)、40毫克之聚合起始劑(和光純藥公司製，商品名「V40」、120毫克之1-十二烷硫醇(鏈轉移劑)、及4.8克之N,N-二甲基甲醯胺，以氮氣取代螺口試管內之空氣後，密閉螺口試管。在80℃之恆溫槽中使螺口試管攪拌振動18小時，進行上述液晶性單體之聚合。其中，P6OCB與P6BCOH之莫耳比為0.5：0.5。
反應後，在甲醇中洗淨生成物去除未反應之液晶性單體後，使生成物溶解於四氫呋喃，將得到之溶液滴下至甲醇中，進行生成物之再沉精製。然後，在真空乾燥器中在40℃下使生成物乾燥2小時，得到3.68克(產率92%)之白色高分子液晶(B-1)。
以合成例1得到之高分子液晶(B-1)之數平均分子量(Mn)係5900，熔點(Tm)係66℃，玻璃轉移點(Tg)之溫度係21℃，聚合物純度係超過99%。又，未觀測到透明點(Tc)。
[合成例2]交聯性高分子液晶(B-2)之合成
使用在合成例1中得到之高分子液晶(B-1)，依據下述化學反應式(2)，得到交聯性高分子液晶(B-2)。
[化2]
在200mL之三頸燒瓶中，投入3.5克之高分子液晶(B-1)、3.35克(12.9毫莫耳)之4-(4-醯氧基-丁氧基)安息香酸(SYNTON公司製，ST1680)、2.58克(21.4毫莫耳)之二環己基碳二醯亞胺、0.466克(3.82毫莫耳)之1,4-二甲胺基吡啶、及200ml之二氯甲烷，在室溫下攪拌內容物1晝夜。
過濾得到之反應溶液，將過濾液向己烷中滴下，攪拌10分鐘後，取出聚合物。接著，使該聚合物溶解於四氫呋喃，將得到之溶液滴下至甲醇中，進行生成物之再沉精製。然後，在真空乾燥器中以室溫使聚合物乾燥2小時，得到3.2克(產率90%)之白色交聯性高分子液晶(B-2)。
以合成例2得到之交聯性高分子液晶(B-2)之數平均分子量(Mn)係10000，玻璃轉移點(Tg)之溫度係20℃，透明點(Tc)之溫度係134℃，及聚合物純度係超過99%。又，未觀測到熔點(Tm)。此外，交聯性高分子液晶(B-2)之黏度在45℃為大約105Pa‧秒，在50℃為大約104Pa‧秒，在80℃為大約200Pa‧秒。
[交聯性高分子液晶溶液之調製] [調製例1]
在325質量份之環己酮中混合100質量份之交聯性高分子液晶(B-2)及1質量份之聚合起始劑(Ciba Specialty Chemicals公司製之IRGACURE-184)，使用細孔徑0.5μm之聚四氟乙烯(PTFE)過濾器過濾得到之混合物，得到交聯性高分子液晶溶液(b-22)。其中，在交聯性高分子液晶溶液(b-22)中，亦相對交聯性高分子液晶(B-2)之100質量份添加0.2質量份之界面活性劑(SEIMI CHEMICAL公司製之S420)。此外，界面活性劑係為了控制交聯性高分子液晶之液晶基元之水平配向而使用。
[調製例2]
除了將環己酮之量變更為500質量份以外，與調製例1同樣地進行，得到交聯性高分子液晶溶液(b-23)。
[調製例3]
在650質量份之環己酮中，混合100質量份之交聯性高分子液晶(B-2)、1質量份之聚合起始劑、及0.2質量份之界面活性劑，使用細孔徑0.5μm之聚四氟乙烯(PTFE)過濾器過濾得到之混合物，得到交聯性高分子液晶溶液(b-24)。界面活性劑係為了控制交聯性高分子液晶之液晶基元之水平配向而使用。
[調製例4]
除了將環己酮之量變更為325質量份以外，與調製例3同樣地進行，得到交聯性高分子液晶溶液(b-25)。
[液晶元件之製作] [例1]
藉依序進行下述步驟[a]、[b]、及[c]，在經施予配向處理之玻璃基板上，得到具有在表面上形成圖案之高分子液晶層的液晶元件1。
[a]交聯性高分子液晶層之形成
在經施予水平配向處理之玻璃基板上，藉旋塗法塗布交聯性高分子液晶溶液(b-22)，在50℃下乾燥10分鐘使溶劑揮發，形成交聯性高分子液晶層。接著，藉在100℃下保持3分鐘，進行交聯性高分子液晶(B-2)之液晶基元之配向處理。藉該配向處理，交聯性高分子液晶(B-2)之液晶基元相對於玻璃基板之表面水平地配向。如此，得到附交聯性高分子液晶層之玻璃基板A。
又，在經施予水平配向處理之玻璃基板上，藉旋塗法塗布交聯性高分子液晶溶液(b-24)，在50℃下乾燥10分鐘使溶劑揮發，形成交聯性高分子液晶層。接著，藉在100℃下保持3分鐘，進行交聯性高分子液晶溶液(b-24)所含之交聯性高分子液晶(B-2)之液晶基元之配向處理。藉該配向處理，交聯性高分子液晶(B-2)之液晶基元相對於玻璃基板之表面水平地配向。如此，得到附交聯性高分子液晶層之玻璃基板B。
得到之基板B的膜厚度為0.92μm，阻滯值為138nm，濁矇值為0.2。
[b]交聯性高分子液晶之交聯
將在步驟[a]中得到之附交聯性高分子液晶之玻璃基板A及B加熱到45℃，將模具A抵壓於交聯性高分子液晶層。使用滾筒作為施加壓力於模具A之手段。施加在模具A上之壓力為0.2MPa。其中，模具A具有如第1圖及表1顯示之矩形狀圖案(在表1中之P、L及H分別表示第1圖顯示之P、W及H)。
[表1]
玻璃基板A：此時，為了使交聯性高分子液晶之液晶基元之配向方向對模具A之圖案之長邊方向構成之角度(轉印方向)成為0°，調整模具A及附交聯性高分子液晶層之玻璃基板的配置。接著，將模具A抵壓於交聯性高分子液晶層，將模具A圖案之反轉圖案轉印在交聯性高分子液晶層上，依原樣保持其狀態，在氮氣環境下，在室溫下將照度260mW/cm2之紫外線照射在交聯性高分子液晶層上5分鐘，進行交聯性高分子液晶(B-2)之光交聯。
[c]模具之剝離
在室溫下自交聯性高分子液晶層剝離模具A，得到液晶元件1，該液晶元件1具有在表面上經形成模具A之反轉圖案的高分子液晶層。
[例2、例3、例4及例11]
在步驟[b]中，除了使模具、轉印方向、轉印溫度(將模具A抵壓於交聯性高分子液晶層，轉印模具圖案時之溫度)等如表2記載地變化以外，與例1同樣地進行，得到液晶元件2、液晶元件3、液晶元件4、及液晶元件6。
[表2]
此外，模具B具有如第1圖及表3顯示之矩形狀圖案(在表3中之P、L及H分別表示第1圖顯示之P、W及H)。
[表3]
在例1、例2、例3及例4分別得到之液晶元件1、液晶元件2、液晶元件3及液晶元件4中之高分子液晶層之厚度、對於波長589nm之光的阻滯值(Rd值)(nm)、濁矇值(%)、液晶之配向狀態顯示在表4中。
此外，表4中之阻滯值及後述表5中之阻滯值(Rd值)及橢圓率係使用大塚製藥(股份有限公司)製之相位差膜‧光學材料檢查裝置(RETS-100)藉旋轉分析儀法測定求得之資料。又，濁矇值係使用Suga Test Instruments(股份有限公司)製之濁矇計，依據JIS K 7105測定求得之資料。
[表4]
此外，當在正交偏光鏡下藉偏光顯微鏡觀察在例1、例2、例3及例4分別得到之液晶元件1、液晶元件2、液晶元件3及液晶元件4時，確認得到與未轉印圖案之部份(未轉印部)同樣的暗視野，交聯性液晶高分子之配向狀態沒有因模具圖案之轉印而變化。
此外，觀察在例2得到之液晶元件2中，來自經轉印圖案之構造性雙折射(阻滯值Rd=27nm)。
另外，當以原子間力顯微鏡觀察在例1及例2分別得到之液晶元件1及液晶元件2之經轉印圖案部份(轉印部)時，確認形成模具A之圖案的反轉形狀。
又，當切斷在例3及例4分別得到之液晶元件3及液晶元件4，以掃描型電子顯微鏡觀察液晶元件3及液晶元件4的切斷面，確認形成與模具B之圖案相同之形狀。
[例5]
在經施予水平配向處理之玻璃基板上，藉旋塗法塗布交聯性高分子液晶溶液(b-22)，在50℃下乾燥10分鐘使溶劑揮發，得到附交聯性高分子液晶層之玻璃基板。在本例中，與例1不同，使溶劑揮發後，由於不在100℃下保持3分鐘，所以液晶基元為不規則狀態。
接著，與例1同樣地，將附交聯性高分子液晶之玻璃基板加熱到45℃，將模具A抵壓於交聯性高分子液晶層。此時，為了使基板之摩擦方向對模具A之圖案之長邊方向構成之角度(轉印方向)成為45°，調整模具A及附交聯性高分子液晶層之玻璃基板的配置。接著，將模具A抵壓於交聯性高分子液晶層，將模具A圖案之反轉圖案轉印在交聯性高分子液晶層上，依原樣保持其狀態，在氮氣環境下，在室溫下將照度260mW/cm2之紫外線照射在交聯性高分子液晶層上5分鐘，進行交聯性高分子液晶(B-2)之光交聯。得到之高分子液晶層之液晶基元為原本之不規則狀態。
[例6]
當除了採用模具B作為模具以外與例5同樣地進行實驗時，得到之高分子液晶層之液晶基元為原本之不規則狀態。
由例5及例6之結果可知，在圖案之轉印過程中，沒有發生因模具之配向規範力產生之配向變化。
[例7]
在進行例1之步驟[a]後，不進行藉模具推壓之圖案轉印，在室溫下將照度260mW/cm2之紫外線照射在交聯性高分子液晶層上5分鐘，進行交聯性高分子液晶(B-2)之光交聯，形成高分子液晶層。
雖然欲藉氧電漿蝕刻在高分子液晶層上形成模具A之反轉圖案，但是由於圖案尺寸小，故無法形成。
[例8]
嘗試在與例7同樣地形成之高分子液晶層上，藉氧電漿蝕刻形成模具B之反轉圖案。雖然可蝕刻，但是矩形之角圓化，未得到所希望之圖案形狀。
[耐光性之評價] [例9]
當在液晶元件4及在例8得到之液晶元件上，以40mW/mm2之強度照射藍色雷射光時，相對於液晶元件4為20Wh以上透過率不降低之情形，例8之液晶元件在5Wh透過率大幅降低。
[經填充高分子液晶之溝部之液晶元件的製作] [例10]
在例2得到之液晶元件2之溝部上藉旋塗法塗布交聯性高分子液晶溶液(b-23)，在50℃下乾燥10分鐘，接著藉在110℃下保持3分鐘，使交聯性高分子液晶溶液(b-23)所含之交聯性高分子液晶(B-2)之液晶基元配向。藉進行該配向處理，交聯性高分子液晶(B-2)之液晶基元相對於玻璃基板之表面水平地配向。
接著，在氮氣環境下，在室溫下將照度260mW/cm2之紫外線照射5分鐘，進行交聯性高分子液晶(B-2)之光交聯，得到液晶元件5。
液晶元件5之高分子液晶層之厚度合計為2.45μm，上層之厚度為0.85μm。又，液晶元件5之濁矇值為0.4。此外，上層之高分子液晶之液晶基元呈水平配向。
測定液晶元件5在波長589nm之阻滯值時，為240nm，沒有變化，但是在使元件經45度旋轉之狀態下測量阻滯值時，阻滯值為126nm。因此，了解到的是上層高分子液晶之液晶基元係向圖案之長邊方向單軸配向。
[例12]
在例11得到之液晶元件6之溝部上藉旋塗法塗布交聯性高分子液晶溶液(b-25)，在50℃下乾燥10分鐘後，藉在110℃下保持3分鐘，使交聯性高分子液晶溶液(b-25)包含之交聯性高分子液晶(B-2)之液晶基元平行於溝方向(與高分子液晶層1之配向軸呈60°方向)，且相對於基板之表面水平地配向。
然後，在氮氣環境下，在60℃下將照度260mW/cm2之紫外線照射5分鐘，進行交聯性高分子液晶(B-2)之交聯，藉此將高分子液晶積層2製作在液晶元件6上。
如此得到之液晶元件7之厚度為2.73μm(高分子液晶層之厚度為1.81μm)，濁矇值為0.4。
又，測定得到之液晶元件7之450nm、550nm及650nm之波長中的阻滯(Rd)值及橢圓率，結果顯示在表5中。
[表5]
450~650nm之波長中之液晶元件7的橢圓率為0.85以上，確認液晶元件7具有作為寬頻帶四分之一波長板之機能。
了解到的是當在得到之液晶元件7上，以40mW/mm2之強度照射藍色雷射光時，液晶元件7係20Wh以上透過率不降低，耐光性優異。
如前述，由於使形成在下層高分子液晶層之圖案的配向規範力比在下層高分子液晶與上層高分子液晶間作用之分子間力相對地為高，所以可製作將上層高分子液晶之液晶基元之配向方向控制在與下層高分子液晶之液晶基元之配向方向不同之軸上的2軸液晶元件(波長板)。
本發明可在不脫離本發明主旨及範圍之情形下，變更或變形本發明之實施形態及實施例。
產業上之可利用性
本發明可在不施加電壓之情形下控制液晶之配向，製造經施予微細加工之液晶元件，該液晶元件作為耐光性優異之繞射光柵或波長板等之液晶元件是有用的。
此外，在此引用2010年4月15日申請之日本專利申請案2010-094424號說明書、申請專利範圍、圖式及摘要之全部內容，採用作為本發明之說明書的揭示。
10．．．模具
20,40．．．液晶元件
21,41．．．基板
22．．．交聯性高分子液晶層
23．．．模具
24．．．交聯性高分子液晶硬化物層
42．．．經光交聯之交聯性高分子液晶層
H．．．高度
P．．．間距
W．．．寬度
第1圖是概略地顯示在本發明中用以將圖案轉印在交聯性高分子液晶層上之模具例的圖。
第2(a)~(c)圖是概略地說明本發明之製造液晶元件之方法例的圖。
第3圖是概略地顯示本發明之液晶元件例的圖。
20．．．液晶元件
21．．．基板
22．．．交聯性高分子液晶層
23．．．模具
24．．．交聯性高分子液晶硬化物層

Claims (7)

  1. 一種製造液晶元件的方法，該液晶元件包含有經施予配向處理之基板及具有圖案之高分子液晶層，而該方法之特徵在於包含：在前述經施予配向處理之基板上設置交聯性高分子液晶層之步驟；使得前述交聯性高分子液晶之液晶基元配向之步驟；在比前述交聯性高分子液晶之玻璃轉移溫度為高且比前述交聯性高分子液晶之透明點溫度為低之溫度下，將模具抵壓於前述交聯性高分子液晶層之步驟，且該模具設有用以賦予前述高分子液晶層之圖案的反轉圖案；在前述模具抵壓於前述交聯性高分子液晶層的狀態下，讓前述交聯性高分子液晶進行交聯而製成硬化物之步驟；以及，自前述硬化物剝離前述模具之步驟。
  2. 如申請專利範圍第1項之製造液晶元件的方法，其中前述模具抵壓於前述交聯性高分子液晶層時，前述交聯性高分子液晶層之黏度係在103Pa．秒以上且在106Pa．秒以下。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之製造液晶元件的方法，其中前述交聯性高分子液晶之數平均分子量係在2000以上且在50000以下。
  4. 如申請專利範圍第1項之製造液晶元件的方法，其中使前述交聯性高分子液晶交聯而製成硬化物之步驟包含使前述交聯性高分子液晶進行光硬化之步驟。
  5. 如申請專利範圍第1項之製造液晶元件的方法，其中具有前述圖案之高分子液晶層為具有格子形狀之圖案的高分子液晶層。
  6. 如申請專利範圍第1項之製造液晶元件的方法，其進一步包含：將硬化性組成物填充於前述高分子液晶層圖案的溝部並使前述硬化性組成物硬化之步驟。
  7. 如申請專利範圍第1項之製造液晶元件的方法，其中前述交聯性高分子液晶層係藉交聯性高分子液晶層形成用溶液而形成者，且該交聯性高分子液晶層形成用溶液含有交聯性高分子液晶、光聚合起始劑以及界面活性劑。
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